淺談汽車檢具及其發(fā)展方向

邵文波

摘要：本文主要對汽車檢具及其發(fā)展進(jìn)行了分析和探討。分別從汽車檢具的定義、功能特點、分類、使用及常見問題和未來發(fā)展方向幾個方面進(jìn)行介紹，希望能對相關(guān)方面的研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：汽車檢具；功能特點；發(fā)展方向

一、汽車檢具的定義

檢具是工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)用于控制產(chǎn)品各種尺寸（例如孔徑、空間尺寸等）的簡捷工具，提高生產(chǎn)效率和控制質(zhì)量，適用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如汽車零部件，以替代專業(yè)測量工具。汽車檢具是專門用于測量汽車各零件尺寸的工具。具體來說，汽車檢具是一種用來測量和評價零件尺寸質(zhì)量的專用檢驗設(shè)備。在零件生產(chǎn)現(xiàn)場，通過檢具實現(xiàn)對零件的在線檢測，為此需要將零件準(zhǔn)確地安裝于檢具上，然后通過目測，或測量表，或卡尺對零件型面，周邊進(jìn)行檢查，也可以借助檢驗銷或目測對零件上不同性質(zhì)的孔及零件與零件之間的聯(lián)接位置進(jìn)行目檢，從而保證在生產(chǎn)時實現(xiàn)零件質(zhì)量狀態(tài)的快速判斷。

二、汽車檢具的功能及特點

檢具應(yīng)同時具有測量支架的功能和在線檢測功能，也就是說檢具具有定位和檢測兩大特性。通常零件測量工具有：

1.一般量具、儀表、三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）等。

2.光滑極限量規(guī)（止通規(guī)、塞規(guī)）。

3.自動或半自動測量儀、檢驗機(jī)等。

4.檢具（含測量支架）。

檢具作為零件測量的工具之一，有著其他測量手段所沒有的實用性、快速性、及時性等優(yōu)點。使用檢具進(jìn)行控制并保證模具產(chǎn)品在實際裝車過程中，零部件之間的配合都能滿足設(shè)計要求，從而滿足整車性能、外觀要求是目前最簡便、最經(jīng)濟(jì)、最快速且準(zhǔn)確的方式；同時檢具作為汽車零部件供應(yīng)商在生產(chǎn)零部件過程中控制其與車輛的匹配，也是主機(jī)廠與零部件行業(yè)重點控制的項目之一；檢具又是一個專用的檢驗設(shè)備，不同零件的定位、檢測要求不同，所使用的檢具也不同，所以又具有專一性，不能通用。為此，汽車主機(jī)廠與其零部件供應(yīng)商在檢具的制作方面都投入了大量的人力、物力，來滿足實際生產(chǎn)需要。

三、汽車檢具的分類

檢具的分類多種多樣，通常我們根據(jù)檢具的主體材料、根據(jù)檢具的功能、根據(jù)檢具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。

1.根據(jù)主體材料不同，可以分為樹脂類檢具（圖1）例如：BM5166和RS460；鋁制檢具

（圖2）例如：鑄鋁ZL107和硬鋁YL1；鐵質(zhì)檢具（圖3）例如：鋼45。

2.根據(jù)檢具功能不同，可以分為單件檢具（圖4）、總成檢具（圖5）和主模型cubing

（圖6）。

3.根據(jù)檢具結(jié)構(gòu)不同，可以分為整體式檢具（圖7）和拼接式檢具（圖8）。

四、汽車檢具的使用及常見問題

通常被檢測零件放置在檢具上的位置，原則上必須和其所在汽車車身坐標(biāo)系中的位置一致（即與裝車位置一致）。如果考慮到便于操作等人機(jī)工程和節(jié)約費用等因素，允許將零件旋轉(zhuǎn)±90°或±180°。遵循定位基準(zhǔn)方案（RPS），使檢具符合被測零件的幾何尺寸和公差圖紙（GD&T;），零件一般情況下通過2個定位孔，借助定位銷固定在檢具上，定位面，支撐面及夾頭通常根據(jù)產(chǎn)品圖紙RPS點的坐標(biāo)數(shù)值進(jìn)行布置和安裝，RPS定位面（孔）、支承面均采用裝配式結(jié)構(gòu)。夾頭必須按RPS順序進(jìn)行數(shù)字編碼，如果零件不以孔作為定位，則根據(jù)RPS面定位，RPS面的尺寸規(guī)格在產(chǎn)品圖紙上有明確的規(guī)定。

通常對于在產(chǎn)品圖紙上相對于汽車車身坐標(biāo)線有位置公差要求，并且標(biāo)注公差值在±0.5㎜之內(nèi)，同時自身精度要求較高（直徑公差值小于±0.5mm）的那些孔，需采用檢查銷檢測。其它具有一般性功能要求的孔（其公差要求大于≥1.0mm）例如：線束過孔，工藝通孔，漏液孔等通常采用0～3mm目視檢查。檢具（測量支架）型體連同底板必須刻車身坐標(biāo)線（X-，Y-和Z-向），車身坐標(biāo)線以X-，Y-，Z-基準(zhǔn)面為起點，每隔100mm或200mm為一檔進(jìn)行刻注。劃線深度和寬度均為0.1mm。檢具伸縮縫：大中型檢具型體（檢具本體）部分長度每200mm～400mm切割伸縮縫，伸縮縫寬度不大于2mm。這些作為制作檢具的基本設(shè)計要求使得大部分材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計被約束，檢具制作成本居高不下。

五、汽車檢具的發(fā)展方向

當(dāng)前市場競爭越來越激烈，汽車的研發(fā)周期與市場壽命越來越短。而與之相匹配的檢具受到越來越大的挑戰(zhàn)，檢具的生存與項目的生存息息相關(guān)，項目下馬，檢具也就被淘汰了。檢具說到底是在線監(jiān)測量器具，不能在直接生產(chǎn)過程中實現(xiàn)增值。面對這種狀況，檢具的發(fā)展得需要從這幾方面發(fā)展：

1.光電技術(shù)的應(yīng)用。好處是更容易在線監(jiān)測問題；

2.簡易檢具的應(yīng)用。好處是制作成本低廉；

3.開發(fā)替代在線快速監(jiān)測設(shè)備。好處是監(jiān)測快捷，易于轉(zhuǎn)型。

檢具發(fā)展應(yīng)該結(jié)合實用性、有效性、及時性、經(jīng)濟(jì)性等方面因素考慮。

（一）汽車檢具的數(shù)字化

汽車檢具的數(shù)字化是數(shù)控測量技術(shù)在檢具測量方面將有進(jìn)一步應(yīng)用的空間。實際在通用汽車公司有一定的應(yīng)用。在其內(nèi)部被稱作EDC（Electrical Data Collector），它是通過檢具上增加固定的電子傳感器支座來實現(xiàn)的。支座的坐標(biāo)位置和方向都是事先設(shè)計好的，再通過電子傳感器搜集指定位置被測產(chǎn)品表面的點數(shù)據(jù)。

另一類數(shù)字測量主要就是數(shù)字式游標(biāo)卡尺，數(shù)字式百分表或者塞尺規(guī)等數(shù)字化測量工具的應(yīng)用。

數(shù)字化檢具主要的特點有以下幾個方面：

1.消除或減少人為誤差；

2.提供R&R;報告的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，重復(fù)再現(xiàn)性測量一定要在同一個測量點反復(fù)測量才有意義；

3.提高測量效率，降低勞動強(qiáng)度；

4.為后處理軟件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可通過軟件分析模具或夾具的調(diào)整；

數(shù)字化檢具的實現(xiàn)來看，測量的位置固定，只測量關(guān)鍵點，這必然帶來測量點不可能太多的弊端，另外，特別是型面點的測量機(jī)構(gòu)會比較復(fù)雜。另外一個問題是只能測量幾何要素的絕對值，很難測量相對尺寸，這也是局限。特別是目前傳感器的發(fā)展還沒有解決這類問題的好方法，傳感器的結(jié)構(gòu)本身復(fù)雜，尺寸還不夠小，功能單一，這些是目前數(shù)字化檢具的一些缺陷或短板需要提升的方面。這類數(shù)字化檢具是介于一般機(jī)械檢具和三坐標(biāo)測量檢具之間，為生產(chǎn)現(xiàn)場提供更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)相對低成本的檢具。

（二）碳纖維材料的汽車檢具

碳纖維材料的汽車檢具（圖9）是應(yīng)用特殊碳纖維材料制作而成的汽車檢具。它和傳統(tǒng)材料制作的檢具有著重量輕，不易變形，耐腐蝕等顯著特點。

傳統(tǒng)的汽車檢具都是由金屬材料制成，有的檢具體型較大，整體結(jié)構(gòu)就會顯得笨重，操作起來就比較費力，對于相關(guān)工作人員來說就是很大的負(fù)荷。碳纖維復(fù)合材料密度小強(qiáng)度大，能比同樣的鋼結(jié)構(gòu)件減重60%以上，同時具有耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小等其他性能優(yōu)勢，在代替金屬材料實現(xiàn)輕量化方面效果顯著，隨著這種材料在工業(yè)制造領(lǐng)域中的影響力與日俱增，汽車檢具中的應(yīng)用也得到了逐步的重視和推廣。

汽車檢具種類繁多，但在實際操作中，大多是材料制作的檢具笨重是其通病之一，通過使用碳纖維復(fù)合材料管材、板材及結(jié)構(gòu)件代替結(jié)構(gòu)鋼部分，能極大地減輕檢具的重量，避免薄壁零件易受壓變形，并且進(jìn)一步提高測量的精度。但從現(xiàn)階段的市場開發(fā)和應(yīng)用情況看，使用碳纖維復(fù)合材料制作汽車檢具的輕量化效果是毋庸置疑的，同時碳纖維復(fù)合材料在汽車檢具中的應(yīng)用是必然的趨勢。但是如何使用才能既保證可行性成本又實現(xiàn)輕便化操作的目的是檢具設(shè)計方和碳纖維制品商的共同努力的方向。

（三）3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)應(yīng)用于檢具制造也是檢具制作的又一個全新的技術(shù)。3D打?。?DP）即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，在檢具制作中引用3D技術(shù)，可以提高檢具的有效性，同時又可以縮短檢具的制作周期。

中國兵器工業(yè)集團(tuán)北方凌云工業(yè)集團(tuán)有限公司率先將3D打印技術(shù)成功應(yīng)用于汽車管路生產(chǎn)的檢具制造及定位工裝。3D打印技術(shù)的應(yīng)用，既降低了成本費用，又極大的提高了生產(chǎn)效率。具有簡便、耐用等特點，無需配備周轉(zhuǎn)器具，減少生產(chǎn)現(xiàn)場空間占用；重量大大減輕，重量不到原來的1/10，方便取用；可靠耐用，通過三坐標(biāo)檢測，從現(xiàn)場工作臺自由墜落也不會出現(xiàn)破損或變形，質(zhì)量滿足使用要求。

檢具制作過程中的傳感器的應(yīng)用以及數(shù)字化游標(biāo)卡尺等數(shù)顯設(shè)備的測量工具的發(fā)展應(yīng)用使得檢具的數(shù)字化發(fā)展特點明顯；碳纖維復(fù)合材料在檢具制作過程中替代傳統(tǒng)的樹脂類、鋁制類、鐵類等材料，使得檢具制作在新材料領(lǐng)域中得到了應(yīng)用；以及3D打印技術(shù)在檢具制作中的應(yīng)用，這些都是檢具的數(shù)字化、新材料的應(yīng)用、新技術(shù)的應(yīng)用都是這些特點的具體反映。未來檢具的發(fā)展將朝著設(shè)計輕巧，方便使用，價格低廉，檢測精度高等特點方向發(fā)展。

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